一种利用电场强化碳链增长产中链脂肪酸的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种利用电场强化碳链增长产中链脂肪酸的装置，包括进水瓶、EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器、钌铱涂层钛电极、铁电极、气袋、出水口、三相分离器、蠕动泵、外加电源和低温恒温槽，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的阴极连接有钌铱涂层钛电极，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的阳极连接有铁电极，与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果是：当外加电场后，提高了生产己酸的浓度和底物利用率。本发明专利技术以废水中常见的有机物乳酸和乙酸为底物，能够为实际废水资源化能源化提供一定的技术支持，产生高价值的己酸，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种利用电场强化碳链增长产中链脂肪酸的装置及方法


[0001]本专利技术涉及了资源化处理
，具体为一种利用电场强化碳链增长产中链脂肪酸的装置及方法。

技术介绍

[0002]随着化石能源的日益消耗，生物质能源逐年受到重视，中链脂肪酸(MCFAs)是优质的多功能化学品及平台化合物，可以直接使用或转化为燃料被应用。例如在农业生产中，MCFAs可用作猪生产的饲料添加剂，此外MCFAs也可作为平台化学品而被进一步加工为药物、香料、润滑油，也可用作液体生物燃料的重要前体物，包括柴油和航空燃料等。目前的MCFAs生产主要来自动植物油或石油，己酸、庚酸、辛酸等通过化工方法生产，需要昂贵的原材料和设备投资，成本较高。相比之下，基于废物生物质的MCFAs生产是一种在经济和环境方面更具吸引力的方法，其中具有代表性的方法就是碳链增长技术(Chain elongation，以下简称CE)。利用CE技术可以通过富含大量SCFAs(短链脂肪酸)、乙醇、乳酸或其他有机物的废弃生物质资源化回收MCFAs，减少废弃生物质带来的环境危害的同时回收了资源能源，从而一定程度的减少化石燃料的使用。
[0003]生产MCFAs时，碳链增长反应具有滞后性，且反应器内pH值需要外加酸碱物质进行控制，产MCFAs效率较低，产甲烷副反应难以控制造成碳源分流等问题依旧存在，影响了废物资源化产中链脂肪酸的实际利用。本专利技术设计了外加电极的EGSB高效厌氧反应装置，在外加低强度直流电和参数调控的条件下，证明该装置和方法可以促进CE反应的进行，提高MCFAs的产率，为后续将MCFAs的生产从当前的实验室规模扩大到工业水平，同时确保MCFAs的高产量提供理论依据和技术支持。
[0004]基于此，本专利技术设计了一种利用电场强化碳链增长产中链脂肪酸的装置及方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种利用电场强化碳链增长产中链脂肪酸的装置及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为满足上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种利用电场强化碳链增长产中链脂肪酸的装置，包括进水瓶、EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器、钌铱涂层钛电极、铁电极、气袋、出水口、三相分离器、蠕动泵、外加电源和低温恒温槽，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的阴极连接有钌铱涂层钛电极，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的阳极连接有铁电极，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的顶部设置有三相分离器，所述三相分离器与气袋连接，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的进水口通过蠕动泵连接有进水瓶，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的一侧连接有低温恒温槽，所述外加电源的阴极与钌铱涂层钛电极连接，所述外加电源的阳极与铁电极连接。
[0007]进一步的，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的容器由有机玻璃制成，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的外壁设置保温层，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器
的内部直径为6cm，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的高为90cm，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的有效容积为2.5L，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器高径比为15：1。
[0008]本专利技术还提供了一种利用电场强化碳链增长产中链脂肪酸的方法，以EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器为基础，在EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器上安装两个金属电极，通过外加电源提供低强度直流电创造电场条件，以强化中链脂肪酸的生产，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器外壁设置保温层，利用低温恒温槽提供循环水流以控制所需的温度，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器顶部设置有气袋以收集气体检测成分，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的进水口设置一个2L的进水瓶，由蠕动泵将进水由底部连续泵入反应器。
[0009]进一步的，钌铱涂层钛电极或铁电极或石墨电极作为EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的阴极，铁电极或铂电极作为EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的阳极，其中优选钌铱涂层钛电极和铁电极分别作为阴极和阳极，低强度直流电电源阳极阴极分别与EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器电极中阳极阴极相连，提供外加电场。
[0010]进一步的，EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器中厌氧发酵产酸过程以污水厂剩余活性污泥为接种污泥进行驯化，以乳酸为电子供体，乙酸为电子受体，培养驯化功能性菌群，以强化中链脂肪酸的生产，同时实现产氢。所述厌氧发酵产酸工艺进水泵进水流量为1
‑
2ml/min，水利停留时间(HRT)为12
‑
36h，回流流速为1
‑
2m/h，厌氧发酵产酸工艺控制温度为35
‑
40℃，底物中乳酸和乙酸的摩尔比为3：1，控制反应体系pH值为5
‑
6，控制反应体系外加直流电电压为0.05
‑
0.5v。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0012]1、当外加电场后，提高了生产己酸的浓度和底物利用率，本专利技术以废水中常见的有机物乳酸乙酸为底物，能够为实际废水资源化能源化提供一定的技术支持，产生高价值的己酸，具有良好的应用前景；
[0013]2、在乳酸乙酸为底物，污水厂剩余活性污泥为接种物，在电场强化条件下，能够实现稳定产出己酸，在35℃，pH＝5.0，乳酸浓度9g/L，乙酸浓度2.1g/L的条件下，该方法增加了底物向己酸的转化，同时减少了丁酸、戊酸的产生，己酸的最高产量为2.55g/L，丁酸由2000
‑
3000mg/L降低至500mg/L左右，戊酸降低至100
‑
200mg/L，均有较大幅度降低。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为一种利用电场强化碳链增长产中链脂肪酸的装置结构示意图；
[0016]图2为图1中电场强化前后反应器出水己酸浓度变化情况；
[0017]图3为图1电场强化前后反应器出水乙酸、丁酸、戊酸浓度变化情况。
[0018]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0019]进水瓶1；钌铱涂层钛电极2；气袋3；铁电极4；低温恒温槽5；EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器6；出水口7。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]实施例1
[0022]本专利技术提供一种利用电场强化碳链增长产中链脂肪酸的装置，目的是提高通过CE技术生产MCFAs的产率，以传统的E本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用电场强化碳链增长产中链脂肪酸的装置，其特征在于，包括进水瓶(1)、EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)、钌铱涂层钛电极(2)、铁电极(4)、气袋(3)、出水口(7)、三相分离器、蠕动泵、外加电源和低温恒温槽(5)，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)的阴极连接有钌铱涂层钛电极(2)，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)的阳极连接有铁电极(4)，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)的顶部设置有三相分离器，所述三相分离器与气袋(3)连接，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)的进水口通过蠕动泵连接有进水瓶(1)，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)的一侧连接有低温恒温槽(5)，所述外加电源的阴极与钌铱涂层钛电极(2)连接，所述外加电源的阳极与铁电极(4)连接。2.根据权利要求1所述一种利用电场强化碳链增长产中链脂肪酸的装置，其特征在于，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)的容器由有机玻璃制成，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)的外壁设置保温层，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)的内部直径为6cm，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)的高为90cm，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)的有效容积为2.5L，所述EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)高径比为15：1。3.一种利用电场强化碳链增长产中链脂肪酸的方法，其特征在于，以EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)为基础，在EGSB厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(6)上安装两个金属电极，通过外加电源提供低强度直流电创造电场条件，以强化中链...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭婉茜，任韦同，吴清莲，邓琳，孟昭辉，
申请(专利权)人：郭婉茜，
类型：发明
国别省市：